TW201537764A - 加工頭及溝槽加工裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之加工頭及溝槽加工裝置，構成為能夠以狹窄之間距並列地設置多個之頭單元之工具。 第1頭單元31A，於基座42透過線性導引件43設置有工具保持具44，該工具保持具44可於z軸方向移動自如。第2頭單元31B，亦同樣地於基座46透過線性導引件47設置有工具保持具48，且該工具保持具48可於z軸方向移動自如。頭單元31A之工具與線性導引件之x軸方向的間隔Wa2，與頭單元31B之工具與線性導引件之x軸方向的間隔Wb2不同。在交互地配置頭單元31A及31B時，藉由使線性導引件43、47之位置錯開且避免干擾而使頭單元之間距變窄。

Description

加工頭及溝槽加工裝置
本發明係關於一種在薄膜太陽電池之製造加工時對薄膜進行溝槽加工之加工頭及溝槽加工裝置。
在積體型薄膜太陽電池之製造步驟中，例如於專利文獻1所記載般，具有在基板上積層半導體薄膜，且反覆進行多次圖案化(patterning)之步驟。在該製造步驟中，於脆性材料基板上形成金屬製之下部電極層，且作為圖案化P1係將電極層藉由雷射光束以分割成短條狀之方式切開。在其上形成P型光吸收層、及緩衝(buffer)層而成為積體型半導體薄膜。之後，作為圖案化P2係沿著從圖案化P1之溝槽稍微偏移之線而機械性地刻劃緩衝層與P型光吸收層之一部分而藉此以分割成短條狀之方式切開。接著，在緩衝層上形成由金屬氧化物構成之透明導電膜。接著，作為圖案化P3，係沿著從圖案化P2之溝槽稍微偏移之線而機械性地刻劃緩衝層與P型光吸收層之一部分而藉此呈短條狀切開。如此方式可製造薄膜之太陽電池。因此，必須使圖案化P2、P3之線分別相對於圖案化P1之線稍微偏移，且必須對一片基板例如以5mm左右之間距形成百數十條平行的溝槽。
在專利文獻2、3中揭示有太陽電池用之刻劃裝置。在專利文獻2中，於刻劃頭之基座上設置保持加工工具之工具保持具、使工具保持具上下動之氣缸、及用於消去工具保持具本身重量之彈簧等，且藉由氣 缸一邊調整負載一邊將工具按壓於工件。此外，在專利文獻3中揭示有藉由在樑上之滑動機構安裝多個頭而同時進行多個刻劃之刻劃裝置。
此外，專利文獻4之加工頭係對平板狀之構件於狹縫(slit)進行分斷並設置有頭部及本體部與桿部，且彈性地保持頭部。在該加工頭之頭部安裝工具，藉由呈多數並列地排列加工頭，而可在薄膜太陽電池之製造步驟中並列地進行刻劃的方法被提出。
專利文獻1：日本特開2005-191167號公報
專利文獻2：日本特開2011-155151號公報
專利文獻3：日本特開2010-245255號公報
專利文獻4：日本特開2014-8553號公報
然而在專利文獻2中所揭示之頭，由於係組合多個構件而成之構造因此頭之寬度大至數十mm程度，且難以將頭設成比此更狹窄。因此如專利文獻3所揭示般在並列地配置多個頭的情形，存在有無法使頭的間隔變非常地狹窄的問題。因此在太陽電池之製造步驟等中，存在有無法以例如5mm之狹窄間隔進行刻劃，同時平行地形成多條刻劃線的問題。此外，作為工具之上下動的導引件，使用有線性滾珠軸承，而存在有因導引件之餘隙而在加工中使工具之位置不穩定的問題。進一步地由於工具之間隔寬，因此為了保持加工位置之精度而有必要設置多個攝影機。此外，專利文獻4之加工頭存在有因剛性不足，而難以保持加工位置之精度的問題。
本發明係著眼於如此般之習知的加工頭之問題而完成，其目的在於提供一種能夠以狹窄之間距並列地排列多個工具，且用於在薄膜太 陽電池基板同時形成多數個溝槽之加工頭及使用其之溝槽加工裝置。
為了解決該課題，本發明之加工頭，具備於前端具有工具之多個第1頭單元、於前端具有工具之多個第2頭單元、以一定間隔交互地安裝有該第1及第2頭單元之構架、以及分別於z軸方向獨立地驅動該第1及第2頭單元之工具之驅動手段；該第1頭單元，具備固定於該構架之基座、於前端保持該工具之工具保持具、以及使工具保持具相對於該基座而於z軸方向移動自如之線性導引件；該第2頭單元，具備固定於該構架之基座、於前端保持該工具之工具保持具、以及使工具保持具相對於該基座而於z軸方向移動自如之線性導引件；該第1及第2頭單元，相對於與z軸垂直之x軸方向從各自的工具至線性導引件的間隔相互不同；該構架，係該各頭單元之工具於y軸方向為一定間隔，且以使各頭單元之線性導引件之x軸方向之位置錯開之方式交互地配置有該第1及第2頭單元。另外，無需將頭單元限定為2種類，亦可以相鄰之線性導引件之x軸方向之位置錯開之方式，配置從工具至線性導引件之間隔相互不同的3種類以上之頭單元。
此處，亦可為：該加工頭，於配置工具保持具之與y軸垂直之x軸方向之正及負位置相互地組合有該第1及第2頭單元並配置於該構架。
為了解決該課題，本發明之溝槽加工裝置，具備載置基板之平台、裝附用於溝槽加工之工具的上述加工頭、及用於使該平台與該加工頭於水平面內相對移動之移動手段，且使該加工頭平行移動於基板之上面，於基板上形成溝槽。
根據具有如此般之特徵的本發明，由於在相鄰接之頭區塊使 線性導引件之位置錯開，因此能夠在並列地配置頭區塊時使相鄰之頭與區塊之間隔變狹窄。因此能夠以與應加工溝槽之間距相同之間隔設置頭區塊，且能夠在製造太陽電池時之薄膜同時地形成多數個溝槽。
10‧‧‧溝槽加工裝置
11‧‧‧平台
12‧‧‧台座
13‧‧‧攝影機
14‧‧‧支承台
15‧‧‧導引件
16‧‧‧顯示器
17‧‧‧橋架
18a、18b‧‧‧支柱
19‧‧‧導引桿
20‧‧‧導引件
21‧‧‧馬達
30‧‧‧加工頭
31A、31B、31A-1~31A-5、31B-1~31B-5‧‧‧頭單元
42、46‧‧‧基座
43、47‧‧‧線性導引件
44、48‧‧‧工具保持具
45、49‧‧‧工具
圖1，係本發明之實施形態之溝槽加工裝置的立體圖。
圖2，係本發明之第1實施形態之加工頭的前視圖。
圖3，係本實施形態之加工頭的仰視圖。
圖4，係本實施形態之2種類之頭區塊的側視圖。
圖5，係表示本實施形態之2種類之頭區塊之1組配置的側視圖。
圖6，係本發明之第2實施形態之加工頭的仰視圖。
圖1係表示本發明之實施形態之溝槽加工裝置整體構成的立體圖。在該圖中，溝槽加工裝置10具備有載置薄膜太陽電池基板W的平台11，該薄膜太陽電池基板W係成為在xy平面上加工之對象。平台11可在水平面(xy平面)內於圖1之y方向移動，且可在水平面內旋轉任意角度。
在平台11上方，於2個台座12分別安裝有攝影機13。各台座12可沿著設於支承台14之於x方向延伸之導引件15移動。2台攝影機13可上下動，且各攝影機13所拍攝到的影像顯示於對應之顯示器16。
在平台11上方設置橋架17。橋架17具有一對支承柱18a、18b、跨於該等支承柱之間並設置於x軸方向之導引桿19、及驅動形成於導引桿19之導引件20之馬達21。橋架17，以可沿導引件20而於水平面內移 動於x方向之方式保持加工頭30。此處，設置於橋架17之導引件20及馬達21，構成用於使加工頭沿x軸方向於水平面內相對移動之移動手段。
接著，針對本發明之第1實施形態之加工頭30進行說明。圖2係該加工頭30之前視圖，圖3係其仰視圖。如該等圖式所示般，加工頭30具有相鄰並以一定間隔配置之多個頭單元。此處，例如設定成10個頭單元31A-1~31A-5、31B-1~31B-5以5mm之間隔配置。該等頭單元如圖2、圖3所示般安裝於框狀之構架(框架)32。在構架32上部設置汽缸區塊33。汽缸區塊33，為在1個區塊中形成有頭之數量之汽缸，此處為形成10個汽缸，而在各汽缸設置各自獨立並用於供應空氣之導管。而且，藉由對各汽缸供應空氣，而使各個汽缸內之活塞於z軸方向移動自如。而且，在各活塞分別連結頭單元31A-1~31A-5、31B-1~31B-5，於各頭單元與構架32之間跨設有未圖示彈簧。
接著，針對各頭單元之構成進行說明。為了將各頭單元以狹窄之間隔配置，在本實施形態中使用使線性導引件之位置為不同之第1種類之頭單元31A及第2種類之頭單元31B。頭單元31A，如圖4(a)所示，透過線性導引件43將工具保持具44以可於z軸方向移動自如地設置於較薄之基座42。線性導引件43由沿著基座42上面而於z軸方向延伸之軌條43a、及於z軸方向滑動於該軌條上之一對滑動件43b、43c構成，且滑動件43b、43c與工具保持具44連接。藉此，能夠使工具保持具44相對於基座42於z軸之正及負方向自在地移動。在工具保持具44之右端部如圖示般安裝工具45。
另一方面，如圖4(b)所示，頭單元31B，透過線性導引件47 將工具保持具48以可於z軸方向移動自如地設置於較基座42厚之基座46。線性導引件47由沿著基座46上面而於z軸方向延伸之軌條47a、及於z軸方向滑動於該軌條上之一對滑動件47b、47c構成，且滑動件47b、47c與工具保持具48連接。藉此，能夠使工具保持具48相對於基座46於z軸之正及負方向自在地移動。在工具保持具48之右端部如圖示般安裝工具49。頭單元31A、31B之工具45、49，係為了在太陽電池等薄膜基板進行圖案化而將前端以數十μm寬度形成稍細之形狀之構件。此處，設置於構架上部之汽缸區塊與汽缸及活塞，構成於z軸方向驅動頭單元之工具的驅動手段。
此處，如圖4(a)所示，將基座42、線性導引件43、工具保持具44之x軸方向之厚度設為Wa1，將工具45與線性導引件中心的x軸方向之間隔設為Wa2。此外，如圖4(b)所示，將基座46、線性導引件47、工具保持具48之x軸方向之厚度設為Wb1，將工具49與線性導引件47之中心的間隔設為Wb2。此外，基座42，與基座46相比，其x軸方向之厚度較薄；工具保持具44，與工具保持具48相比，其x軸方向之厚度較厚。但是，包含基座與線性導引件、工具保持具的x軸方向之厚度Wa1與Wb1，均設定成與任何的頭單元31A及31B相同的大小。另一方面，工具與線性導引件的間隔，設定成在頭單元31A、頭單元31B分別為不同的大小。例如，在圖4中為Wa2>Wb2。
此外，如圖3所示，本實施形態之加工頭20以對齊工具之y軸方向之位置之方式交互配置有頭單元31A與頭單元31B。進一步地，與以通過各工具之中心位置的一點鏈線所示之與y軸平行之中心線呈線對稱地使頭單元反轉配置，對齊工具之位置。亦即，相對於通過圖3之各工具 之中心位置之一點鏈線，於下側配置頭單元31A-1、31B-1、31A-2、31B-2、31A-3。此外，相對於通過圖3之各工具之中心位置之一點鏈線，於上側配置頭單元31B-3、31A-4、31B-4、31A-5、31B-5。而且，使上下之頭單元相互交叉地以使前端之工具之間隔成為一定寬度(此處為5mm之間隔)的方式配置。在圖5中，揭示有位於圖3之左端之頭單元31A-1、31B-3。而且，該等之頭單元之基座藉由框狀之構架32而保持。
如此般在本實施形態中交互配置2種類之頭單元31A、31B，進一步地藉由交互地從沿x軸方向不同方向配置該頭單元，而以y軸方向之寬度較寬之線性導引件相互之干擾不會產生之方式使工具之間距變窄。因此，設定上述2種類之頭單元31A、31B之工具與線性導引件間之間隔之差，為使線性導引件不會相互產生干擾的程度大小。
此外，在使用該加工頭進行溝槽加工的情形時，如圖1所示般將薄膜太陽電池基板配置於平台11上。然後，使加工頭30於x軸方向之一端移動，調整供應給加工頭之汽缸區塊之汽缸的空氣而控制各個頭單元之工具之z軸方向之位置。藉此，在製造太陽電池時能夠各自獨立地設定各工具之負載。而且，能夠藉由驅動馬達21且使加工頭30沿x軸移動而以最佳的負載刻劃薄膜太陽電池基板W且同時形成多個溝槽。當以如此方式於x軸方向完成形成溝槽時，使各頭區塊稍微上升，使平台11於y軸方向偏移並再次降下各頭區塊以重複進行溝槽加工。據此，能夠以較窄之間隔實行圖案化P1、P2、P3。
接著，針對本發明之加工頭之第2實施形態進行說明。在上述之第1實施形態中，如圖3所示般雖在x軸方向之正及負之任何方向均 交互地配置2種類之頭單元31A、31B，但在第2實施形態中僅在x軸方向之正及負之任某一方向交互地配置上述2種類之頭單元31A、31B。圖6係揭示此一例者，揭示有將頭單元31A-1~31B-5僅配置於x軸之一側的例子。亦在該情形，能夠藉由使頭單元之線性導引件之位置錯開而使工具之間隔變窄地配置頭單元。
此外，在該實施形態之溝槽加工裝置中，雖藉由使加工頭於x軸方向移動而於太陽電池基板形成溝槽，但亦可使工具之位置旋轉90°並保持，使平台於y軸方向移動時進行溝槽加工。在該情形，平台之往y軸方向之移動手段，為使平台與加工頭在水平面內相對移動之移動手段。
在第1及第2實施形態中，雖設定成交互地配置線性導引件之位置相互不同的2種類之頭單元，但亦可取代此而採用線性導引件之位置相互不同的3種類以上之頭單元。若將線性導引件之位置相互不同的至少2種類之頭單元，以相鄰之頭單元之線性導引件之位置不同的方式，將從工具至線性導引件之間隔相互不同之該頭單元相鄰配置，則能夠與第1及第2實施形態同樣地以較窄之間隔配置工具。
該加工頭由於能夠藉由並列安裝多個加工頭而以較窄之間距安裝多個工具，因此能夠較佳地使用於同時形成多個溝槽之太陽電池用之溝槽加工裝置。
31A-1~31A-5、31B-1~31B-5‧‧‧頭單元
32‧‧‧構架

Claims (5)

  1. 一種加工頭，其特徵在於，具備：於前端具有工具之多個第1頭單元、於前端具有工具之多個第2頭單元、以一定間隔交互地安裝有該第1及第2頭單元之構架、以及分別於z軸方向獨立地驅動該第1及第2頭單元之工具之驅動手段；該第1頭單元，具備：固定於該構架之基座、於前端保持該工具之工具保持具、以及使其工具保持具相對於該基座而於z軸方向移動自如之線性導引件；該第2頭單元，具備：固定於該構架之基座、於前端保持該工具之工具保持具、以及使其工具保持具相對於該基座而於z軸方向移動自如之線性導引件；該第1及第2頭單元，相對於與z軸垂直之x軸方向從各自的工具至線性導引件之間隔相互不同；該構架，係該各頭單元之工具於y軸方向為一定間隔，且以使各頭單元之線性導引件之x軸方向之位置錯開之方式交互地配置有該第1及第2頭單元。
  2. 如申請專利範圍第1項之加工頭，其中，該加工頭，於配置工具保持具之與y軸垂直之x軸方向之正及負位置相互地組合有該第1及第2頭單元並配置於該構架。
  3. 一種加工頭，其特徵在於，具備：於前端具有工具之多個頭單元、以一定間隔安裝有該頭單元之構架、以及分別於z軸方向獨立地驅動該頭單元之工具之驅動手段；該頭單元，具備：固定於該構架之基座、於前端保持該工具之工具保持具、以及使其工具保持具相對於該基座而於z軸方向移動自如之線性導引件；該頭單元，包括相對於與z軸垂直之x軸方向從各自的工具至線性導引件之間隔相互不同之至少2種類之頭單元；該構架，係該各頭單元之工具於y軸方向為一定間隔，且以使相鄰之頭單元之線性導引件之x軸方向之位置錯開之方式，將從工具至線性導引件之間隔相互不同之該頭單元相鄰地配置。
  4. 如申請專利範圍第3項之加工頭，其中，該加工頭，於配置工具保持具之與y軸垂直之x軸方向之正及負位置組合有該至少2種類之頭單元並配置於該構架。
  5. 一種溝槽加工裝置，其特徵在於，具備：載置基板之平台、裝附用於溝槽加工之工具的申請專利範圍第1或2項之加工頭、及用於使該平台與該加工頭於水平面內相對移動之移動手段；使該加工頭平行移動於基板之上面，於基板上形成溝槽。
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